JP4730281B2 - 光ファイバ被覆線 - Google Patents

Description

本発明は、光ファイバ被覆線、特に機器内、室内用に、単体あるいはコード化、ケーブル化して配線用に使用される光ファイバ被覆線に関するものである。

従来の光ファイバ被覆線は、図２に示すように、ガラスからなる光ファイバに樹脂を被覆した光ファイバ素線２０の外周に難燃性を有する被覆材２１を被覆したものであり、具体的には、下記の３種類がある。

（１）０．４ｍｍ径光ファイバ素線にポリアミド、フッ素樹脂を被覆した光ファイバ被覆線。

（２）０．２５ｍｍ径ファイバ素線にＰＶＣ樹脂を被覆した光ファイバ被覆線。

（３）０．２５ｍｍ径ファイバ素線に金属水酸化物と接着ポリマーの混合コンパウンドを被覆した光ファイバ被覆線。

特開２００５−１８９８１６号公報 特開２００２−２１４４９２号公報 特開２０００−３２９９７７号公報

しかしながら、（１）（２）の光ファイバ被覆線は、難燃性能を満足できず、また有毒な燃焼ガス（例：ハロゲンガス、ダイオキシンなど）を発生するもので、機器内、室内で使用するものとしては不完全な性能のものである。

（３）の光ファイバ被覆線は、難燃性能、非ハロゲン化を達成するが、長期には空気中の窒素酸化物、硫化物と湿気により、金属水酸化物が変質し潮解性化合物の生成によるブリード現象を起こしやすい問題がある。
本発明は、難燃性能、燃焼時非ハロゲン化性能を満足する光ファイバ被覆線を提供することにあり、金属水酸化物を使用しないで非ハロゲン化を達成し、潮解現象、ブリード現象を起こさない光ファイバ被覆線を提供することにある。

上記目的を達成するために請求項１の発明は、光ファイバと上記光ファイバに被覆された樹脂からなる光ファイバ素線に被覆材が被覆されている光ファイバ被覆線において、上記被覆材が酸素指数２２以上、及び、発熱量２５（ｋＪ／ｇ）以下のハロゲンおよび金属水酸化物を含まないポリマーアロイからなり、該ポリマーアロイは、ポリフェニレンエーテル１００〜５０重量部に、スチレン系樹脂０〜５０重量部を加えてなるポリマーアロイであり、上記ポリフェニレンエーテルは、ポリフェニレンオキサイド（ＰＰＯ）であり、上記スチレン系樹脂は、スチレン−エチエン／ブチレン−スチレントリブロック共重合体（ＳＥＢＳ）及びポリスチレン（ＰＳ）であることを特徴とする光ファイバ被覆線である。

請求項２の発明は、光ファイバと上記光ファイバに被覆された樹脂からなる光ファイバ素線に被覆材が被覆されている光ファイバ被覆線において、上記被覆材が酸素指数２２以上、及び、発熱量２５（ｋＪ／ｇ）以下のハロゲンおよび金属水酸化物を含まないポリマーアロイからなり、該ポリマーアロイは、ポリフェニレンエーテル１００〜５０重量部に、スチレン系樹脂とポリアミド系樹脂の混合ポリマー０〜５０重量部を加えてなるポリマーアロイであり、上記ポリフェニレンエーテルは、ポリフェニレンオキサイド（ＰＰＯ）であり、上記スチレン系樹脂は、スチレン−エチエン／ブチレン−スチレントリブロック共重合体（ＳＥＢＳ）であり、上記ポリアミド系樹脂は、ナイロン１２（商標）であることを特徴とする光ファイバ被覆線である。

請求項３の発明は、光ファイバと上記光ファイバに被覆された樹脂からなる光ファイバ素線に被覆材が被覆されている光ファイバ被覆線において、上記被覆材が酸素指数２２以上、及び、発熱量２５（ｋＪ／ｇ）以下のハロゲンおよび金属水酸化物を含まないポリマーアロイからなり、該ポリマーアロイは、ポリフェニレンエーテルとスチレン系樹脂のポリマーアロイであり、前記ポリフェニレンエーテルは、ポリフェニレンオキサイド（ＰＰＯ）であり、前記スチレン系樹脂は、スチレン−エチエン／ブチレン−スチレントリブロック共重合体（ＳＥＢＳ）及びポリスチレン（ＰＳ）であり、かつ、上記ポリマーアロイが、上記ポリフェニレンオキサイドを７０重量部と、上記スチレン−エチエン／ブチレン−スチレントリブロック共重合体を２０重量部と、上記ポリスチレンを１０重量部とを配合したポリマーアロイであることを特徴とする光ファイバ被覆線である。

請求項４の発明は、光ファイバと上記光ファイバに被覆された樹脂からなる光ファイバ素線に被覆材が被覆されている光ファイバ被覆線において、上記被覆材が酸素指数２２以上、及び、発熱量２５（ｋＪ／ｇ）以下のハロゲンおよび金属水酸化物を含まないポリマーアロイからなり、該ポリマーアロイは、ポリフェニレンエーテルとスチレン系樹脂とポリアミド系樹脂のポリマーアロイであり、前記ポリフェニレンエーテルは、ポリフェニレンオキサイド（ＰＰＯ）であり、前記スチレン系樹脂は、スチレン−エチエン／ブチレン−スチレントリブロック共重合体（ＳＥＢＳ）であり、前記ポリアミド系樹脂は、ナイロン１２（商標）であり、かつ、上記ポリマーアロイが、上記ポリフェニレンオキサイドを５５重量部と、上記スチレン−エチエン／ブチレン−スチレントリブロック共重合体を１０重量部と、上記ナイロン１２を３５重量部とを配合したポリマーアロイであることを特徴とする光ファイバ被覆線である。

請求項５の発明は、上記ポリマーアロイに、０．１〜２０重量部のリン系難燃剤を添加した請求項１〜４いずれかに記載の光ファイバ被覆線である。

請求項６の発明は、上記ポリマーアロイに、０．１〜２０重量部のチッソ系難燃剤を添加した請求項１〜４いずれかに記載の光ファイバ被覆線である。

本発明によれば、酸素指数、発熱量を制限した材料で製品が製造されるので、火災時の延焼を防ぐことができ、ハロゲンを含まないので有害なガスを発生させず、また、金属水酸化物を用いないので長期寿命期間においても、製品表面にブリード、潮解現象を起こさない光ファイバ被覆線を得ることができるという優れた効果を発揮するものである。

以下、本発明の好適な一実施の形態を添付図面に基づいて詳述する。

本発明の光ファイバ被覆線は、図１に示すようにコアとクラッドからなるガラス光ファイバにＵＶコートを施した光ファイバ素線１０（外径０．２５ｍｍまたは０．４ｍｍ）の外周に、ポリマーアロイからなる被覆材１１を施したものである。

この光ファイバ被覆線は、例えば光コネクタを取り付け、光伝送装置間の接続に使用する。

本発明のポリマーアロイからなる被覆材１１は、以下を満足するものとする。

１．難燃性能を満足するために、ポリマーアロイの設計段階で酸素指数を空気中の酸素割合の２２以上、発生熱量を従来技術で使用の自己消火ポリマー（例；ポリアミド：２８．７ｋＪ／ｇ、ポリカーボネイト：２９．４ｋＪ／ｇ）の発生熱量より小さい値に設定し、自己消火性能を確実なものにする。

２．燃焼時、有毒ガスを発生させる、ＰＶＣコンパウンド、フッ素樹脂を使用しない。

３．大気の酸性化、チッソ酸化物発生の状況でも被覆材のブリード現象、潮解現象をおこさないように、金属水酸化物を使用しない。

このためには、ポリマーアロイからなる被覆材１１は、（１）自己消化性能を達成するために、酸素指数は空気中の酸素割合の２２以上が必要であること、（２）現在の既存技術の製品は、ポリアミドからなる被覆材であり、ポリアミドの発熱量２８ｋＪ／ｇを下回ることが本発明の絶対の条件であり、従来のポリアミド被覆された光ファイバ被覆線は自己消化性能が確認されているが充分な難燃性能とはいえないこと、（３）光ファイバ被覆線の外径は、低温時の収縮により光ファイバに座屈を起こさない限界として従来から知られるように０．９ｍｍ以下とすることが必要である。

上記の条件を満足するものとして、本発明の光ファイバ被覆線は、被覆材として、酸素指数２２以上、発熱量２５（ｋＪ／ｇ）以下のハロゲンや金属水酸化物を含まないポリマーアロイを使用し、この被覆材を光ファイバ素線に直接被覆して形成したものである。

従来の製品で使用されている材料の発熱量は、２８−４２ｋＪ／ｇ（例；ポリアミド：２８ｋＪ／ｇ、ポリエチレン：４２ｋＪ／ｇなど）と大きく難燃性能が劣るものや、難燃性能をあげるために有毒ガスを発生させる有害なハロゲン系難燃剤、または、金属水酸化物を多量混和せざるを得なかった。

そのため、本発明においては、２５ｋＪ／ｇ以下の低発熱量ポリマーを使用し、難燃性能を満足させる、または、難燃性能は低くても有害でない難燃助剤を選択できるようにした。

本発明に使用するポリマーアロイからなる被覆材は、低発熱量ポリマーであるが、燃焼時、ダイオキシン、酸性ガスなどを発生させるＰＶＣは選択できない。

そこで、本発明は、ポリマーアロイからなる被覆材として、ポリフェニレンエーテル１００〜５０重量部に、スチレン系ポリマーやポリアミド系ポリマーを０〜５０重量部、あるいはこれらの混合ポリマーを０〜５０重量部加え、さらにこれらにリン系難燃剤、チッソ系難燃剤を０．１〜２０重量部添加して用いる。

この本発明のポリマーアロイからなる被覆材を、光ファイバ素線の線引き工程において、線引きした光ファイバにＵＶコートした光ファイバ素線に、直接被覆し硬化することにより、光ファイバ被覆線が製造される。この光ファイバ被覆線の標準外径は、上述したように０．９ｍｍ以下が好ましい。

本発明に用いるポリフェニレンエーテルとは、以下の化学式で示されるポリマーである。

また、本発明に用いるスチレン系ポリマーとしては、ポリスチレン単体の他、ブロックポリマー型のスチレン系エラストマが挙げられる。ブロックポリマー型のスチレン系エラストマとしては、ＳＢＳ（ＰＳ−ポリブタジエン−ＰＳトリブロック共重合体）、ＳＩＳ（ＰＳ−ポリイソプレン−ＰＳトリブロック共重合体）、ＳＥＢＳ（ＰＳ−ポリエチレン／ブチレン−ＰＳトリブロック共重合体）、ＳＥＰＳ（ＰＳ−ポリエチレン／プロピレン−ＰＳトリブロック共重合体）、ＳＥＥＰＳ（ＰＳ−ポリエチレン／エチレンプロピレン−ＰＳトリブロック共重合体）、ＳＢ（ＰＳ−ポリブタジエンジブロック共重合体）、ＳＥＢ（ＰＳ−ポリエチレン／ブタジエンジブロック共重合体）、ＳＥＰ（ＰＳ−ポリエチレン／プロピレンジブロック共重合体）、ＰＳ−ポリ酢酸ビニルグラフト共重合体、等が挙げられる。これらの単独または複数種をブレンドして使用することができる。

本発明に用いるポリアミド系ポリマーは、分子中にアミド結合を有するポリマーであり、ポリアミド６、ポリアミド６６、ポリアミド６１２、ポリアミド１２、ポリアミド１１、ポリアミド６１０、芳香族ポリアミドなどが挙げられる。これらの単独または複数種をブレンドして使用することができる。

本発明に用いるリン系難燃剤としては、リン酸エステル、縮合リン酸エステルなどの有機リン系化合物、または赤リン、ポリリン酸アンモニウム、ポリリン酸アミドなど無機リン系化合物が挙げられる。このうち分子中のリン含有量が高く耐加水分解性に優れた縮合リン酸エステルが好適である。

また本発明に用いるチッソ系難燃剤としては、メラミンシアヌレート、硫酸メラミン、グアニジン化合物、テトラゾール化合物、アンモニウム化合物などが挙げられる。化学的に安定なメラミンシアヌレートが好適である。

以上本発明によれば、酸素指数、発熱量を制限した材料で被覆材が製造されるので、火災時の延焼を防ぐことができ、ハロゲンを含まないので有害なガスを発生させない。さらに、金属水酸化物を用いないので長期寿命期間においても、被覆材表面にブリード、潮解現象を起こさない光ファイバ被覆線を得ることができる。

表１に示す樹脂組成物を５０ｍｍ二軸混練機を用いて作製し、光ファイバ被覆線に供した。

実施例１
コアとクラッドがガラスからなる光ファイバにＵＶコートを施し、外径が０．２５ｍｍ、または、０．４ｍｍの光ファイバ素線に、酸素指数２３．５、発熱量２４ｋＪ／ｇのポリフェニレンエーテルとスチレン系樹脂のポリマーアロイからなる被覆材（配合１）を、外径が０．９ｍｍとなるよう被覆して光ファイバ被覆線を製造した。

実施例２
コアとクラッドがガラスからなる光ファイバにＵＶコートを施し、外径が０．２５ｍｍ、または、０．４ｍｍの光ファイバ素線に、酸素指数２２．５、発熱量２５ｋＪ／ｇのポリフェニレンエーテルとポリアミド系樹脂のポリマーアロイからなる被覆材（配合２）を、外径が０．９ｍｍとなるよう被覆して光ファイバ被覆線を製造した。

実施例３
コアとクラッドがガラスからなる光ファイバにＵＶコートを施し、外径が０．２５ｍｍ、または、０．４ｍｍの光ファイバ素線に、酸素指数２９．０、発熱量２２ｋＪ／ｇのポリフェニレンエーテルとスチレン系樹脂のポリマーアロイにリン系難燃剤を添加してなる被覆材（配合３）を、外径が０．９ｍｍとなるよう被覆して光ファイバ被覆線を製造した。

実施例４
コアとクラッドがガラスからなる光ファイバにＵＶコートを施し、外径が０．２５ｍｍ、または、０．４ｍｍの光ファイバ素線に、酸素指数２７．５、発熱量２３ｋＪ／ｇのポリフェニレンエーテルとポリアミド系樹脂のポリマーアロイに窒素系難燃剤を添加してなる被覆材（配合４）を、外径が０．９ｍｍとなるよう被覆して光ファイバ被覆線を製造した。

従来例１
コアとクラッドがガラスからなる光ファイバにＵＶコートを施し、外径が０．２５ｍｍ、または、０．４ｍｍの光ファイバ素線に、ポリアミド系樹脂（ナイロン１２）からなる被覆材を、外径が０．９ｍｍとなるよう被覆して光ファイバ被覆線を製造した。

従来例２
コアとクラッドがガラスからなる光ファイバにＵＶコートを施し、外径が０．２５ｍｍ、または、０．４ｍｍの光ファイバ素線に、軟質ＰＶＣ樹脂からなる被覆材を、外径が０．９ｍｍとなるよう被覆して光ファイバ被覆線を製造した。

従来例３
コアとクラッドがガラスからなる光ファイバにＵＶコートを施し、外径が０．２５ｍｍ、または、０．４ｍｍの光ファイバ素線に、ポリオレフィンと金属水酸化物からなる被覆材（配合５）を、外径が０．９ｍｍとなるよう被覆して光ファイバ被覆線を製造した。

次に、実施例１〜４と従来例１〜３により製造した０．９ｍｍ径光ファイバ被覆線の自己消炎燃焼性、燃焼時有害発生ガス有無、ブリード・潮解現象の発生の有無の３つの性能を検証した結果を表１に示す。

発熱量はコーンカロリメータを用いて、試料形状１００×１００×３（ｍｍ）、輻射熱５０ｋＷ／ｍ２ の条件で行った燃焼試験から得られる平均燃焼有効発熱量とした。

自己消炎燃焼性は、いずれもＪＩＳ Ｃ３００５に規定される傾斜（６０度）燃焼試験に合格するか否かを試験した。

ブリード・潮解現象の発生試験方法は以下の通りである。作製した光ファイバ被覆線２００ｍｍを室温で４００ｐｐｍのＮＯまたはＮＯ₂ ガスに４８時間曝露した後、６０℃９０％ＲＨの恒温恒湿槽内で２時間放置する。そして、恒温恒湿槽から取出した後、光ファイバ被覆線の表面を目視観察し、表面に水滴の発生有無を判断した。水滴が発生したものを不合格とした。

表２より、実施例１〜４は、自己消炎燃焼性、燃焼時有害発生ガス有無、ブリード・潮解現象の発生の有無の３つの性能を全て問題のない光ファイバ被覆線が達成できた。これに対して、従来例１は、自己消炎燃焼性が不合格であった。また従来例２，３は自己消炎燃焼性は合格であるが、従来例２では、有害ガスのＨＣｌが発生し、従来例３ではブリード・潮解現象の発生がみられ、総合判定は不合格となった。

このように０．９ｍｍ径光ファイバ被覆線において、本発明においては、自己消炎燃焼性、燃焼時有害発生ガス有無、ブリード・潮解現象の発生の有無の３つの性能を全て問題のない光ファイバ被覆線が達成できることを検証できた。

なお、０．９ｍｍ径光ファイバ被覆線について説明したが、本発明は、耐低温性能向上のために、被覆材被覆後の外径を０．５ｍｍとした光ファイバ被覆線にも適用できる。

本発明の光ファイバ被覆線の拡大断面図である。 従来の光ファイバ被覆線の拡大断面図である。

符号の説明

１０ 光ファイバ素線
１１ 被覆材

Claims (6)

1. 光ファイバと上記光ファイバに被覆された樹脂からなる光ファイバ素線に被覆材が被覆されている光ファイバ被覆線において、上記被覆材が酸素指数２２以上、及び、発熱量２５（ｋＪ／ｇ）以下のハロゲンおよび金属水酸化物を含まないポリマーアロイからなり、
   該ポリマーアロイは、ポリフェニレンエーテル１００〜５０重量部に、スチレン系樹脂０〜５０重量部を加えてなるポリマーアロイであり、
   上記ポリフェニレンエーテルは、ポリフェニレンオキサイド（ＰＰＯ）であり、
   上記スチレン系樹脂は、スチレン−エチエン／ブチレン−スチレントリブロック共重合体（ＳＥＢＳ）及びポリスチレン（ＰＳ）であることを特徴とする光ファイバ被覆線。
2. 光ファイバと上記光ファイバに被覆された樹脂からなる光ファイバ素線に被覆材が被覆されている光ファイバ被覆線において、上記被覆材が酸素指数２２以上、及び、発熱量２５（ｋＪ／ｇ）以下のハロゲンおよび金属水酸化物を含まないポリマーアロイからなり、
   該ポリマーアロイは、ポリフェニレンエーテル１００〜５０重量部に、スチレン系樹脂とポリアミド系樹脂の混合ポリマー０〜５０重量部を加えてなるポリマーアロイであり、
   上記ポリフェニレンエーテルは、ポリフェニレンオキサイド（ＰＰＯ）であり、
   上記スチレン系樹脂は、スチレン−エチエン／ブチレン−スチレントリブロック共重合体（ＳＥＢＳ）であり、
   上記ポリアミド系樹脂は、ナイロン１２（商標）であることを特徴とする光ファイバ被覆線。
3. 光ファイバと上記光ファイバに被覆された樹脂からなる光ファイバ素線に被覆材が被覆されている光ファイバ被覆線において、上記被覆材が酸素指数２２以上、及び、発熱量２５（ｋＪ／ｇ）以下のハロゲンおよび金属水酸化物を含まないポリマーアロイからなり、
   該ポリマーアロイは、ポリフェニレンエーテルとスチレン系樹脂のポリマーアロイであり、
   前記ポリフェニレンエーテルは、ポリフェニレンオキサイド（ＰＰＯ）であり、
   前記スチレン系樹脂は、スチレン−エチエン／ブチレン−スチレントリブロック共重合体（ＳＥＢＳ）及びポリスチレン（ＰＳ）であり、かつ、
   上記ポリマーアロイが、上記ポリフェニレンオキサイドを７０重量部と、上記スチレン−エチエン／ブチレン−スチレントリブロック共重合体を２０重量部と、上記ポリスチレンを１０重量部とを配合したポリマーアロイであることを特徴とする光ファイバ被覆線。
4. 光ファイバと上記光ファイバに被覆された樹脂からなる光ファイバ素線に被覆材が被覆されている光ファイバ被覆線において、上記被覆材が酸素指数２２以上、及び、発熱量２５（ｋＪ／ｇ）以下のハロゲンおよび金属水酸化物を含まないポリマーアロイからなり、
   該ポリマーアロイは、ポリフェニレンエーテルとスチレン系樹脂とポリアミド系樹脂のポリマーアロイであり、
   前記ポリフェニレンエーテルは、ポリフェニレンオキサイド（ＰＰＯ）であり、
   前記スチレン系樹脂は、スチレン−エチエン／ブチレン−スチレントリブロック共重合体（ＳＥＢＳ）であり、
   前記ポリアミド系樹脂は、ナイロン１２（商標）であり、かつ、
   上記ポリマーアロイが、上記ポリフェニレンオキサイドを５５重量部と、上記スチレン−エチエン／ブチレン−スチレントリブロック共重合体を１０重量部と、上記ナイロン１２を３５重量部とを配合したポリマーアロイであることを特徴とする光ファイバ被覆線。
5. 上記ポリマーアロイに、０．１〜２０重量部のリン系難燃剤を添加した請求項１〜４いずれかに記載の光ファイバ被覆線。
6. 上記ポリマーアロイに、０．１〜２０重量部のチッソ系難燃剤を添加した請求項１〜４いずれかに記載の光ファイバ被覆線。

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